Ciekłe kryształy -
zastosowanie
PIOTR BARCIK
Ciekłe kryształy -
zastosowanie
PIOTR BARCIK
Gdzie stosujemy ciekłe kryształy?
MIĘDZY INNYMI:
Termografia ciekłokrystaliczna
Kosmetyka
Zasłony/Szyby
Defektoskopia
Monitory Ciekłokrystaliczne
Bonus dla cierpliwych ;)
Termografia ciekłokrystaliczna
Po przygotowaniu pacjenta do badania,
przykłada się do skóry folię termograficzną
(tester) i rejestruje termogram.
I tak, np. w przypadku nowotworów piersi u
kobiet wzrost temperatury skóry o 0,5 K jest
często oznaką występowania nowotworu
niezłośliwego, podczas gdy wzrost o 2 K
sugeruje występowanie nowotworu złośliwego.
KATARZYNA DOBROSZ-TEPEREK, BEATA DASIEWICZ Natura i zastosowanie
związków ciekłokrystalicznych
Jak działa tester?
Wewnątrz znajduje się specjalna matryca
ciekłokrystaliczna, stanowiąca ekran
termowizyjny, nie wymagający żadnego zasilania
elektrycznego.
Na nim podczas badania można obserwować
kolorowe obrazy anomalii temperaturowych.
Jest to możliwe dzięki szczególnej właściwości
ciekłych kryształów, a dokładnie mieszaniny frakcji
ciekłokrystalicznych, które pod wypływem ciepła
zmieniają bardzo precyzyjnie barwę.
Przygotowanie mieszaniny i jej skład objęte są
ponad 70 zastrzeżeniami patentowymi (ciągły film
ciekłokrystaliczny CLCF)
http://laboratoria.net/aktualnosci/12656.html
Zalety
Zalety: wysoka czułość (nawet powyżej 0,5 stopnia, jeśli jest
dobrze skalibrowany), brak promieniowania (jak w
rentgenie piersi), brak związków rtęci (termometry), wysoka
rozdzielczość matryc, nieinwazyjna, bezbolesna
Związkami ciekłokrystalicznymi
stosowanymi dla potrzeb
medycyny są miaeszaniny
nematyczne, takie jak na
obrazku obok
https://www.nauka.gov.pl/sukcesy-naszych-beneficjentow/diagnostyka-przyszlosci,akcja,print.html
Kosmetyka
Obszarem, z którym kosmetyk styka się bezpośrednio, jest
warstwa rogowa naskórka. Zbudowana jest ona z
martwych, płaskich, ściśle do siebie przylegających
komórek nazywanych korneocytami.
Strukturę warstwy rogowej porónatomiast rolę zaprawy
murarskiej pełnią pozakomórkowe lipidy, produkowane
przez komórki naskórka i wydzielane na zewnątrz w
trakcie rogowacenia.
Cement międzykomórkowy jest strukturą, którą można
porównać do struktury ceglanego muru. Cegłami są
korneocyty.
http://www.serwisuroda.pl/kontakt/284-lirene-aqua-cristal-technologia-ciekych-krysztaow
Sposób działania
Technologia ciekłych kryształów, nawiązuje do
budowy błon cytoplazmatycznych komórek skóry
oraz lipidów cementu międzykomórkowego.
Krem po nałożeniu na skórę, dzięki wykorzystaniu
technologii ciekłych kryształów, równomiernie się
rozprowadza i nie pozostawia tłustego filmu na
naskórku.
Ciekłe kryształy rozprzestrzeniają się w
przestrzeniach międzykomórkowych,
zapobiegając ucieczce wody, zapewniając
długotrwałe nawilżenie naskórka oraz chroniąc
go przed czynnikami zewnętrznymi.
Zasłony ciekłokrystaliczne
Budowa żaluzji w postaci kurtyny nie
jest zbyt skomplikowana: między
dwie tafle tworzywa sztucznego
wkomponowano warstwę ciekłych
kryształów o łącznej grubości od
0,024 do 0,4 mm, podczas gdy
stosowane w oknach szyby mają
zwykle kilka milimetrów grubości.
Zgodnie z życzeniem klienta, tafle
mogą być zabarwione na czerwono,
niebiesko, biało lub żółto
http://www.pcworld.pl/news/94037/Ciekle.krysztaly.w.roli.zaluzji.html
Defektoskopia ciekłokrystaliczna
Związki ciekłokrystaliczne znalazły
zastosowanie w nieniszczących badaniach
obiektów nieprzezroczystych, czyli
defektoskopii.
Metoda ta umożliwia wykrywanie zatorów i
przewężeń w przewodach wymienników
cieplnych, przez określenie rozkładu
temperatur na powierzchni przewodu
podczas cyklicznego obiegu cieczy.
Defektoskopia ciekłokrystaliczna jest w
szczególności użyteczna w lokalizacji
zatorów z substancji organicznych,
trudnych do wykrycia na drodze
radiologicznej.
KATARZYNA DOBROSZ-TEPEREK, BEATA DASIEWICZ Natura i zastosowanie
związków ciekłokrystalicznych
Wyświetlacz LCD
urządzenie, którego
zasada działania oparta
jest na zmianie
polaryzacji światła na
skutek zmian orientacji
cząsteczek ciekłego
kryształu pod wpływem
zewnętrznego pola
elektrycznego
http://layer.uci.agh.edu.pl/T.Stobiecki/dydaktyka/Nanoelektronika/LCD_Wojtowicz_Janowicz.pdf
Budowa LCD
Cienka warstwa ciekłego
kryształu
Szklane podłoża
Elektrody zmieniające orientację
kryształu poprzez napięcie
Warstwy polaryzacyjne
prostopadłe względem siebie
Źródło światła
http://layer.uci.agh.edu.pl/T.Stobiecki/dydaktyka/Nanoelektronika/LCD_Wojtowicz_Janowicz.pdf
Polaryzacja w LCD
Górna płytka polaryzująca
usunięta z urządzenia i
umieszczona powyżej, tak
że górny i dolny polaryzator
jest równoległy.
http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid-crystal_display
Zasada działania LCD:
Dwie prostopadłe do siebie
elektrody tworzą piksel
Różnica potencjałów: kryształy
prostopadłe do powierzchni
elektrod
Brak różnicy potencjałów:
„obrót” polaryzacji światła o 90°
Piksel ze zmienioną polaryzacją
światła świeci
Piksel bez zmienionej polaryzacji
światła nie świeci
http://www.if.pwr.wroc.pl/~kurzynowski/Studenckie/materialoznawstwo/MO7.pdf
Wyświetlacze kolorowe
• Piksel składa się z
trzech subpikseli
• Każdy subpiksel ma
filtr koloru
• Kolory filtrów:
czerwony, zielony,
Niebieski
• Model kolorów: RGB
http://layer.uci.agh.edu.pl/T.Stobiecki/dydaktyka/Nanoelektronika/LCD_Wojtowicz_Janowicz.pdf
Trudniejsza definicja dla
profesjonalistów:
W wyświetlaczach wykorzystuje się
eutektyczne mieszaniny związków
prętopodobnych, które są zdolne do
generowania fazy nematycznej lub SmC*
(smektyczne C skręcone).
Mechanizm działania wyświetlaczy
opiera się na zmianach kierunku
uporządkowania mezofazy pod
wpływem przyłożonego pola
elektrycznego co powoduje zmianę
kierunku dwójłomności światła
przechodzącego przez te fazy.
http://zadane.pl/zadanie/5057977
Jako dodatki do farb w…
zabawkach
Zabawki dla dzieci konstrukcyjne, zmieniające
kolor pod wpływem światła i ciepła.
Firma Xinxin, jeden z czołowych japońskich
producentów zabawek, wypuściła właśnie na
rynek klocki zmieniające kolor pod wpływem
światła i ciepła.
Sposób użycia
Wykorzystano tu własności termooptyczne
ciekłych kryształów termotropowych, oparte na
zjawisku zmiany koloru odbijanego światła przez
mezofazę N* (cholesterolową) w zależności od
temperatury.
Właśnie takie kryształy znajdują się w dodatkach
do farb i emulsji, zmieniających kolor pod
wpływem temperatury.
Tymi farbami pokrywa się m.in. zabawki
zmieniające barwę w trakcie kąpieli.
Dziękuję za uwagę